led开关电源

led开关电源（精选9篇）

led开关电源 篇1

一款好的LED开关电源除了需要稳定、高效、可靠外，电路的各种保护措施也必须精心设计，以避免在复杂环境条件下能够迅速的对电源电路和负载进行有效保护，本文介绍LED开关电源的几种常见保护电路。

1、过电流保护电路

在直流LED开关电源电路中，为了保护调整管在电路短路、电流增大时不被烧毁。其基本方法是，当输出电流超过某一值时，调整管处于反向偏置状态，从而截止，自动切断电路电流。如图1所示，过电流保护电路由三极管BG2 和分压电阻R4、R5组成。电路正常工作时，通过R4与R5的压作用，使得BG2 的基极电位比发射极电位高，发射结承受反向电压。于是BG2 处于截止状态(相当于开路)，对稳压电路没有影响。当电路短路时，输出电压为零，BG2 的发射极相当于接地，则BG2 处于饱和导通状态(相当于短路)，从而使调整管BG1 基极和发射极近于短路，而处于截止状态，切断电路电流，从而达到保护目的。

图2：LED开关电源输入过电流保护电路

2、过电压保护电路

直流LED开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。如果开关稳压器所使用的未稳压直流电源(诸如蓄电池和整流器)的电压如果过高,将导致开关稳压器不能正常工作,甚至损坏内部器件,因此LED开关电源中有必要使用输入过电压保护电路。图3为用晶体管和继电器所组成的保护电路，在该电路中，当输入直流电源的电压高于稳压二极管的击穿电压值时，稳压管击穿，有电流流过电阻R，使晶体管T导通，继电器动作，常闭接点断开，切断输入。输入电源的极性保护电路可以跟输入过电压保护结合在一起,构成极性保护鉴别与过电压保护电路。

图3：LED开关电源输入过电压保护电路

3、软启动保护电路

开关稳压电源的电路比较复杂，开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器。在开机瞬间,滤波电容器会流过很大的浪涌电流,这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍。这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化,并使输入保险丝熔断。另外，浪涌电流也会损害电容器,使之寿命缩短,过早损坏。为此,开机时应该接入一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器充电。为了不使该限流电阻消耗过多的功率，以致影响开关稳压器的正常工作,而在开机暂态过程结束后，用一个继电器自动短接它,使直流电源直接对开关稳压器供电，这种电路称之谓直流LED开关电源的“软启动”电路。

如图4(a)所示，在电源接通瞬间，输入电压经整流桥(D1～D4)和限流电阻R1对电容器C充电，限制浪涌电流。当电容器C充电到约80%额定电压时，逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R1，LED开关电源处于正常运行状态。为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡，延迟电路可采用图4(b)所示电路替代RC延迟电路。

图4：LED开关电源软启动保护电路

4、过热保护电路

直流LED开关电源中开关稳压器的高集成化和轻量小体积，使其单位体积内的功率密度大大提高，因此如果电源装置内部的元器件对其工作环境温度的要求没有相应提高，必然会使电路性能变坏，元器件过早失效。因此在大功率直流LED开关电源中应该设过热保护电路。

本文采用温度继电器来检测电源装置内部的温度，当电源装置内部产生过热时，温度继电器就动作，使整机告警电路处于告警状态，实现对电源的过热保护。如图5(a)所示，在保护电路中将P型控制栅热晶闸管放置在功率开关三极管附近，根据TT102的特性(由Rr值确定该器件的导通温度，Rr越大，导通温度越低)，当功率管的管壳温度或者装置内部的温度超过允许值时，热晶闸管就导通，使发光二极管发亮告警。倘若配合光电耦合器，就可使整机告警电路动作，保护LED开关电源。该电路还可以设计成如图5(b)所示，用作功率晶体管的过热保护，晶体开关管的基极电流被N型控制栅热晶闸管TT201旁路，开关管截止，切断集电极电流,防止过热。

led开关电源 篇2

1 LED驱动电源结构

LED驱动电源可以对电压进行调整, 确保LED灯内为直流低电压。LED驱动电源能够满足当前的电气需求,可以确保LED灯达到最理想的发光效果,降低可能出现的电网污染及电网影响,提升光源的质量。

1.1 LED驱动电源的结构选取

LED驱动电源主要包括交流供电方式与直流供电方式两种。直流供电LED驱动电源主要是电池、电瓶等,该电源在设计的过程中主要是依照直流电源特征选取的拓扑及控制结构为恒流电源。交流供电LED驱动电源主要是将交流电源转换成LED需要的直流电源,具有非常高的稳定性、安全性,可以明显提升电源的使用效率及使用质量。

1.2 PFC电路拓扑及控制方式

PFC指功率因数校正。该电路拓扑结构在使用的过程中要对储能元件进行合理应用, 通过对其自身的大电容及电感进行合理设置,加强对谐波的抑制效果。该种方法在使用的过程中要对有源开关及AC/DC整流电路正弦波状况进行控制,减少谐波成分。PFC电路拓扑在使用的过程中主要是输出稳定的直流电压,提升了变换器之后的变换效率。PFC装置在使用的过程中具有非常小的体积,控制精度较高。但是该种方法在使用的过程中无法适用于大功率场合。当前PFC电路拓扑主要包括以下几种变换器结构。

2开关电源原理

2.1 DC-DC转换电路拓扑结构及原理

当前DC-DC转换电路拓扑结构主要包括升压、降压及升降压三种变换器形式,可以依照电路要求及实际应用完成调节控制。

降压变换器又被成为三端开关型降压稳压器,主要通过串联方式进行开关电路控制,由晶体管与直流电源串联形成的稳定电源。升压型变换器又被成为三端开关型升压稳压器,主要是通过并联方式进行开关电路控制,由晶体管及电源之间并联形成的稳定电源。该变压器升降压型变换器是由升压型变压器与降压型变压器联合简化形成,可以有效改善当前电压电源稳定状况。该变换器在使用的过程中需要对二极管连接方式进行正反向转变,因此又被称为反号变换器。

2.2变换器工作原理

降压变换器在使用的过程中主要依照开关对控制模块、振荡器信号进行控制,完成开关导通及闭合控制。当基准电容电压达到规定值时,开关触发振荡器电路,完成导通操作。当电流达到峰值是完成触发动作,保持晶体开关管处于断开状态,完成降压变换操作。升压变换器在使用的过程中与降压变换器主体一致,也是依照上述原理完成控制操作。但是在该控制的过程中当电流达到峰值是要启动比较器电路,保证晶体管开关处于闭合状态。

升降压变换器控制模块可以明显加强导通控制。上述控制过程中,触发振荡器可以明显将电路启动进行合理控制,完成开关管导通信号传输。当达到峰值定值时,升降压变换器可以触发比较器电路, 完成晶体管的闭合控制,达到对脉宽调制控制功能。

3电路结构设计

3.1主电路结构

3.1.1开关电源

开关电源设计要对开关二极管、有源开关、电感、电容器进行合理使用。主电路电源设计时要合理应用半桥式转换器、单端正激式变换器等装置,依照设计要求选取主要原器件,通过脉冲宽度频率调制、 脉冲频率调制或脉冲宽度调制完成脉冲频率的调制及控制。

3.1.2反激电路

反激电路在设计的过程中要对电网中的输入电流进行控制,要对直流电压及电路保护形式进行全面分析。当前反激式电路主要包括幵关频率振荡电路、脉宽调制电路、驱动电路、比较放大电路、过压保护电路几部分。主要通过降低输出电压、 导通时间、高输出端口电压等控制因素或操作,完成储能补偿。

3.2电感、电容的计算值

在对电感、电容进行计算处理的过程中要对核心电路进行明确,依照电感线圈及电容状况,对电流比率及平滑直流回路电流状况进行明确。计算数据中显示但电感值越大,控制效果越好。

当电流在持续状态下为电感临界值时,设电网电压经过整流电路后电压在270~340V范围内,当输出电压最低为270V时,电感为7.59m H,电容为6.2u F。

4控制电路设计

电流反馈、电压反馈、PMN反馈及输出电压组成是当前控制电路的主要组成部分。上述内容在应用的过程中主要是通过对脉宽调节控制实现电压调节。其主要控制结构见图2

控制电路在设计的过程中要对以下几方面功能进行完善。第一,对控制电路进行设计,提升电压可控制输出效果。电路工作过程中要调节两个晶体管驱动脉冲宽度一致,保证正向与反向磁通量相同,防止产生偏离现象。要对限制脉冲宽度即软起动周期变化进行控制,降低直通。第二,要对输入信号及输出信号进行隔离,确保电压稳定性,完成各项电路的主体控制效果。

5总结

试论白光LED电源设计技术 篇3

关键词 LED 设计 技术

中图分类号： TN312 文献标识码：A

LED电源的要求主要有：高效率、小尺寸，以及可以调节LED亮度。当我们选择一个标准功率时，必须有高效率的升壓转换器。在本文中，我们用白光LED为例进行了讨论，并探讨其对电力的需求。

以大功率白光LED为例，其主要要求是，高效率的整体解决方案，其有重要的EMI（电磁干扰）性能。

锂离子电池的电压范围在2.7V～4.2V之间。主要任务是提供白色LED和一个典型的正向电压为3.5V的恒定电流。

与电荷泵的解决方案相比，升压转换器，可以实现更高的效率，开关电容器和升压转换器，用于驱动白色LED的电源拓扑。这两种解决方案提供更高的输出和输入电压。其主要的差别是，转换增益M = Vout / Vin和增益效率将直接影响转换增益。

一个真正的电压电荷泵具有非常低的效率（例如低至40%），其增益（增益为1.0和1.5）的组合可转换出更好的结果。这样一个电荷泵从增益M = 1.0 M = 1.5的转换点转换，这是因为增益转换效率将下降到60%的范围内。降低（转化率）运行时，电池正常的时间效率，整体效率将会降低。因此，当转换发生在低电池电压3.5V附近时，可以实现高效率。然而，在转变点的压降取决于LED的正向电压时，LED电流，电荷泵I2R损耗。这些参数将被转换到更高的电池电压。因此，在特定的系统中，操作电荷泵必须十分小心。

如果使用的是一款升压转换器，则屏蔽电感器将拥有一个更为有力的磁场，从而实现更好的EMI性能。应对转换器的转换频率加以选择，以最小化所有对该系统无线部分产生的干扰。PCB布局将对EMI产生重大影响，尤其将要承载开关或AC电流的EMI放射。

粗线应先完成布线，且必须使用一个星形接地或接地层以最小化噪声。输入和输出电容应为低ESR陶瓷电容以最小化输入和输出电压纹波。

结论：在大多数应用中，与充电泵相比，升压转换器显示出了更高的效率。使用一个升压转换器（其电感大小与1210外壳尺寸一样）降低了充电泵的优势。

总之，对于许多系统而言，尤其在器件拥有一个从1.0到1.5的灵活转换增益的时候，充电泵解决方案将是一个不错的解决方案。在稍微高于LED正向电压处发生从1.0到1.5的转换增益时，这样一个解决方案将实现绝佳的效率。在为每个应用选择升压转换器或充电泵解决方案时，需要充分考虑便携式系统的要求。如果效率是主要要求，则升压转换器将为更适宜的选择。

参考文献

[1] 关积珍.LED显示屏发展综述.国际光电与显示.2001.（11）：177-182.

[2] 万睿，李志敏.一种室外全彩LED大屏幕显示单元的设计与实现.灯与照明.2007.31（4）.

led开关电源 篇4

新成员选拔公告

西南科技大学信息工程学院与深圳莱福德光电有限公司经协商，计划在信息工程学院电子创新基地组建“<西南科技大学——莱福德光电>电源研究小组”，在学院大二至大三学生中招收部分学生。电源研究小组以LED驱动电源（开关电源）设计、制作、调试为主要研究方向，偏硬件。小组中的优秀成员将推荐到深圳莱福德光电有限公司就业。

电源研究小组新成员的选拔条件如下：

1、能够保证充足的工作时间；

2、毕业后愿意从事开关电源领域的工作；

3、具有主动学习、刻苦钻研模拟电路设计、调试的精神；

4、服从指导教师的安排；

5、接受企业的培训方案；

有意愿的同学可以在11月29日以前将个人资料发到曹文老师的QQ邮箱：530149775@qq.com，电话：***。

资料：

深圳莱福德光电有限公司（http:///）是西南科技大学信息工程学院毕业的优秀校友创建的一家电子企业，主要开展多种规格的LED照明用恒流源的设计、生产，产品的技术含量与市场占有率在业内均比较高，目前正处于高速成长期，每年都会招收一定数量的本科毕业生到企业从事LED电源的研发、设计及测试工作。

莱福德光电有限公司位于深圳市光明新区新陂头村家化工业园区，大学生毕业后每月的待遇在3000-4000元之间（销售除外）。具体的收入水平与个人能力密切相关，公司里做研发的每月最高可达万元以上，但也有2/3千的，主要看设计人员做出来的LED驱动电路的销售业绩。

led开关电源 篇5

什么是LED：

LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，加上合适的电

压就能正常发光。

LED光源的特点：

1． 电压：LED使用低压电源，供电电压在1.8-3.6V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。

2． 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 3． 稳定性：理论上可以点亮10万小时。

4． 光衰：随着科技的进步，光衰越来越小。现在普通LED灯在一千小时以内的光衰已经可以真正控制在5%以内，即使超过一千小时以后，光衰也很小。

5．环保：无辐射，无污染，真真正正的环保材料。出口时LED产品一般免检

LED芯片的尺寸常识：

按外形分类，芯片一般分为圆片和方片。其中圆片相对较低档，性能不够稳定，我司一般不采用圆片生产的LED；方片一般以尺寸大小来衡量，比如12 mil(1 mil =0.0254平方毫米)。一般来说，同一品牌的芯片，芯片尺寸越大，亮度越高。我司最常采用的LED灯珠，红光和黄光一般在9~12mil，白，蓝，绿光一般都在12~14mil，这也是市面上最常用的芯片，如果用更大的芯片，亮度虽然可以提高不少，但是芯片价格大幅度提高，这就是为什么大尺寸芯片很少有人采用的原因。

LED的颜色常识：

LED的不同颜色是由其不同波长的芯片决定的，比如，红光芯片一般波长是620~630nm（纳米），绿光芯片一般波长是527nm, 蓝光芯片的一般波长是470nm, 黄光芯片的一般波长是585nm, 白光LED用的也是蓝光芯片，只是在蓝光芯片上加上适量的的荧光粉就发出白光了。

LED的分类：

按功率大小分：可分为小功率，大功率（行业上一般把0.5W 以上的灯叫做大功率灯）

按外形分：可分为直插式和贴片式

草帽LED又可以按灯头的尺寸细分为F3（灯头的直径是3mm），F5（灯头的直径是5mm）；或按灯头的形状细分为无边，薄边，厚边，圆头；按灯头透明与否可分为透明，雾状。。。。更多细分方法不尽列举，以上所列仅以我司经常采用为依据。

食人鱼LED同样可以按灯头的尺寸分为F3，F5，按灯头的形状分为圆头（即最常见的食人鱼灯），平头（这种形头很特殊，其发光角度接近180度，一般用在需要散光的场合）。

小功率贴片式LED按外形尺寸可以分为0805，1206，3020，3528，5050或5060（5050与5060相差极小，肉眼很难分辨，对不够专业的客户可以随他的习惯称呼），我司常采用的是3528和5050/5060。

大功率LED一般按功率区分，常见的有0.5W, 1W, 3W, 5W, 8W„„.；我司常采用的是1W

LED的芯片（chip）数量常识：

同一个LED灯，最常见的是只采用一个芯片，但物殊情况下可以用两个甚至达到四个芯片，如：一个草帽灯可以用一至两个芯片（考虑到其体积较小，散热不方便导致性能不稳定，一般只采用一两个芯片）；一个食人鱼灯可以用一，二，三，四个芯片，我司最常用到的是一个和两个芯片；贴片3528灯可以用一，二，三个芯片（我司常用一，二个芯片），贴片5050/5060一般用到三个芯片。特别说明：贴片灯用三个芯片时，有两种情形：

1． 三个芯片的颜色完全相同

2． 三个芯片分别是红，绿，蓝色，即我们常说的RGB灯

LED的发光角度(viewing angle)常识：

直插式LED最常见的发光角度是120度，特殊的可以做到45度，或者15度。我司常用的直插式LED一般是120度，硅胶灯条采用的是45度；贴片式LED一般发光角度为120度。

LED的电压(voltage)常识：

单个小功率LED灯，颜色不同，其要求的电压也不同。红/黄：一般为1.8~2.1伏，白/绿/蓝：一般为3.0~3.6伏。1W大功率灯要求的电压与以上相同。

LED的电流(current)常识：

1． 小功率的LED灯（包括插件式或者贴片式），每个芯片上允许通过的电流一般不要高于20毫安；每个双芯片灯上允许通过的电流一般不高于40毫安；同理每个三芯片灯不要高于60毫安。。

2． 大功率LED，我司已采用的是1W，其允许通过的最大电流为150毫安。

LED的亮度(intensity)常识：

1.烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义

在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K获1769℃）时，沿垂直方向的发光强度为1 坎德拉。并且，烛光、国际烛光、坎德拉 三个概念是有区别的，不宜等同。从数量上看，60 坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光 等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。2.发光强度与光亮度

发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时，则光强为I=F/Ω，Ω为立体角，单位为球面度（sr）,F为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4。光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。

3.mcd值

Mcd 值是行业内一种不规范的叫法，各个厂家因为测试仪器的不同，对同一产品实测出来的mcd 值也不尽相同。

实际销售过程中，最常遇到的两个概念是流明和亮度(mcd)值。做为一个销售人员，可以不必从技术上完全理解，但需牢记我们常规小功LED灯的mcd 值（以报价单所列参数为准）。

LED色温(colo(u)r temperature)常识：

色温是表示光源光谱质量最通用的指标。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：标准烛光为1930K（开尔文温度单位）；钨丝灯为2760-2900K；荧光灯为3000K；闪光灯为3800K；中午阳光为5400K；电子闪光灯为6000K；蓝天为12000-18000K。一般定义，暧白色温：2700-3200K,正白：4000-4500K, 日光白：6000-6500K 冷白：6500Ｋ以上

T8灯管（LED）相当于普通荧光灯管

6w 15w 8w 20w 9w 25w 15w 30w 18w 35w 20w 40w

Led 球泡灯 相当于普通白炽灯 1w 10w 3w 25w 5w 40w 7w 60w

Led 射灯 相当于普通白炽灯 3w 25w 5w 40w 7w 60w 12w 90w

LED光源有哪些优点

LED作为一个发光器件，之所以备受人们关注，是有其较其他发光器件优越的方面，归纳起来LED有下列一些优点：

（1）工作寿命长：LED作为一种导体固体发光器件，较之其他发光器具有更长的工作寿命。其亮度半衰期通常可达到十万小时。如用LED替代传统的汽车用灯，那么它的寿命将远大于汽车本体的寿命，具有终身不用修理与更换的特点。（2）耗电低：LED是一种低压工作器件，因此在同等亮度下，耗电最小，可大量降低能耗。相反，随着今后工艺和材料的发展，将具有更高的发光效率。人们作过计算，假如日本的照明灯具全部用LED替代，则可减少二座大型电厂，从而对环境保护十分有利。

（3）响应时间快：LED一般可在几十毫秒（ns）内响应，因此是一种告诉器件，这也是其他光源望尘莫及的。采用LED制作汽车的高位刹车灯在高速状态下，大提高了汽车的安全性。

（4）体积小，重量轻、耐抗击：这是半导体固体器件的固有特点。彩LED可制作各类清晰精致的显示器件。

（5）易于调光、调色、可控性大：LED作为一种发光器件，可以通过流过电流的变化控制亮度，也可通过不同波长LED的配置实现色彩的变化与调节。因此用LED组成的光源或显示屏，易于通过电子控制来达到各种应用的需要，与IC电脑在兼容性无比毫困难。另外，LED光源的应用原则上不受窨的限制，可塑性极强，可以任意延伸，实现积木式拼装。目前大屏幕的彩色显示屏非LED莫属。

led开关电源 篇6

过去来，LED在颜色种类、亮度和功率都发生了极大的变化。LED以其令人惊叹而欣喜的应用在城市室内外照明中发挥着传统光源无可比拟的作用。LED寿命长达10万小时，意味着每天工作八小时，可以有35年免维护的理论保障。低压运行，几乎可达到100%的光输出，调光时低到零输出，可以组合出成千上万种光色，而发光面积可以很小，能制作成1平方毫米。经过二次光学设计，照明灯具达到理想的光强分布。快速发展的LED技术将为照明设计与应用带来崭新的可能性，这是许多传统光源所不可能实现的。

认识LED的特点 今天似乎全世界的目光都聚焦在LED这个新型的光源上，被誉为21世纪的绿色照明产品，甚至人们预言未来会大部分取代传统的光源。因为它具有寿命长、启动时间短、结构牢固、节能、发光体接近点光源(有利于LED的灯具设计)、薄型灯具，灯具材料选择范围大，不需要加反射器，低压，没有紫外辐射，尤其在公共环境中使用更加安全等特点。再加上LED光源的生产可实现无汞化，对于环境保护和节约能源更具有重要意义。 传统的LED主要应用于信号显示领域、建筑物航空障碍灯、航标灯、汽车信号灯、仪表背光照明，如今娱乐、建筑物室内外、城市美化、景观照明中应用也越来越广泛。但是目前LED光源的寿命还不能达到所标出的100，000小时，实际寿命约在50，000小时左右，这主要与其散热方面的.问题有关。在很小的空间里，随着功率的加大，半导体组件就会过热。再者，白色LED还不能达到普通灯泡所具有的亮度。

一种分段调光LED电源设计 篇7

本文提出了一种新的分段调光电路设计,基于原边反馈单级反激拓扑,分析了分段调光控制电路的工作原理,利用墙壁开关触发LED驱动器,实现了LED亮度的分段调节。该方案成本低,不需要特殊调光器,操作简单。最后制作样机并测试,试验结果证明了该电路具有很高的实用价值。

1原边反馈反激电路工作原理

图1为原边反馈单级反激的LED驱动电源电路图。次级省略的光偶和TL431电路,大大减少了元器件,缩小了电源空间,降低了成本。当开关管Q1导通时,整流二极管D6反向截止,输出电容C3给负载供电,此时变压器T1相当于一个纯电感Lp,流过原边绕组的电流线性增加,斜率为,直至达到峰值Lpp;当开关管Q1截止时,变压器所有绕组电压反向,此反向电压使输出二极管D6导通,原边绕组在开关管导通存储的能量传送到辅助绕组,给输出电容C3供电,同时给负载供电[3,4]。

反激电路拓扑工作在DCM模式(不连续导通模式Discontinu-ous Conduction Mode)。Vo的采样主要是通过辅助线圈耦合副边线圈,在Tdis时间内,副边线圈上二极管正向导通,副边线圈电流下降,辅助线圈电压。当开关管Q1截止时,次级续流二极管D1将导通期间存储在变压器中的磁场能量传输到负载,根据电流比方程,有:

由上式可见,保持续流二极管导通时间和开关管周期的比值不变,变压器匝比Nps不变,输出负载电流可以通过改变原边采样电阻Rcs来调整实际输出。因此,低成本的分段调光功能可以通过改变采样电阻Rcs的大小来实现LED亮度的调节,对这部分功能实现的详细描述见一部分。

2基于原边反馈反激电路分段调光工作原理

原边反馈反激电路拓扑工作在DCM模式,实现了驱动电源的高功率因数、高效率。基于这种电路拓扑,设计并实现了LED灯具墙壁开关的分段调光功能。调光主要是通过调节流过LED负载的电流大小来改变LED的亮度,由本文的第三部分可知,增大原边采样电阻Rcs可以降低LED驱动电源的输出电流。图2中,并联在R5端的两个采样电阻R6,R7分别接N沟道MOS管M2,M3。开关管M2,M3的驱动信号M1,M2可以改变原边采样电阻实际阻值的大小。

第一次闭合墙壁开关S1时刻前,Q1,Q2均为低电平,引脚DATA1,DATA2则均为高电平。闭合墙壁开关S1,辅助绕组线圈给双D触发器Vcc引脚供电,引脚SET1,SET2,RESET1,RESET2变为高电平,引脚CLOCK1有上升沿信号,根据图3真值表,Q1输出为高电平,此时,引脚CLOCK2出现上升沿信号,Q2输出为高电平。MOS管M2,M3导通,原边采样电阻R5,R6,R7并联,由公式(5),可知流过负载LED电流最大,亮度最高。

断开墙壁开关,引脚DATA1,DATA2保持为低电平,第二次闭合墙壁开关S1,引脚SET1,RESET1变为高电平,引脚CLOCK1有上升沿信号,根据图3真值表,Q1输出为低电平,此时,引脚CLOCK2出现下降沿信号,Q2输出保持为高电平。MOS管M2导通,M3关断,原边采样电阻R5,R6并联,由公式(6),可知流过负载LED电流变小,亮度变暗。

断开墙壁开关S1,引脚DATA2为低电平,DATA1为高电平,第三次闭合墙壁开关S1,引脚SET1,RESET1变为高电平,引脚CLOCK1有上升沿信号,根据图3真值表,Q1输出为高电平,此时,引脚CLOCK2出现上升沿信号,Q2输出为低电平,三极管M4导通,Q1变为低电平。MOS管M2,M3关断,原边采样电阻仅有R5,由公式(7),可知流过负载LED电流再次变小,亮度再次变暗。

此调光过程满足三段分段式调光,合理设计原边采样电阻R5,R6,R7,可满足100%,50%,25%循环调节模式。

3系统样机的设计与实验结果

为了验证新型分段调光方案的可行性,设计了一款功率为41W的LED驱动电源,工作范围为100Vac~240Vac,满载输出电流为1080m A。原边反馈反激拓扑的电源控制芯片采用矽力杰的电源芯片SYPH83A,分段调光控制电路中的双D触发器采用恩智浦的74HC74。

LED驱动器性能参数的详细测试结果见表1,驱动器满载工作在五个不同的输入电压下,电源的输出电流恒流率保持在1%以内,且功率因数和系统效率分别达到0.97和91%。

LED驱动器工作在满载工作时的效率为90.5%,在调光轻载输出电流时,效率会降低。但在50%额定LED电流输出时效率仍为83.7%。图4所示曲线为LED驱动器工作在全电压100~240V下,不同输出电流时的效率。

另外,LED驱动电源还满足输出开路,短路保护功能设计。当使电源负载处于开路或短路状态时,电源系统进入保护模式,没有输出。

4结语

本文详细分析了原边恒流控制的原理,提出了一种新的分段调光电路设计思路,最后应用芯片SYPH83A和双D触发器74HC74制作了一款41W的LED驱动器。实验结果表明电源的各项参数都达到了设计要求,并且具有高效率和高功率因数。此外,可兼容原边反馈反激拓扑的电源芯片的使用,可以缩短研发时间,节约成本,节约能源,在照明产品应用中有很大的实用性。在灯具安装时,无需特定的调光器,在固有的家居墙壁开关的操作下,即可实现三段式调光。

摘要：本文设计了一款基于原边反馈单级反激拓扑的分段调光LED驱动电源。电源采用单级带功率因数校正的Flyback拓扑,通过墙壁开关触发分段调光控制电路,改变初级侧采样电阻阻值,实现次级LED电流的改变。这种调光方案降低了成本,保持了电源系统的高效率。最后,采用矽力杰的电源芯片SYPH83A,恩智浦的双D触发器74HC74制作实验样机。实验证明,在额定电压220V满载情况下,测得电源效率为90.5%,功率因数0.977。该方案满足单级原边反馈反激拓扑,调光模式满足分段循环切换且调光无闪烁。

关键词：LED电源,分段调光,原边反馈,单级反激,触发器

参考文献

[1]廖志凌,阮新波.半导体照明工程的现状与发展趋势[J].电工技术学报,2006,21(9):106-111.

[2]陈浩,席光,刘胜,等.一种精确调光的LED电源设计[J].电源技术,2011,35(2):218-220.

[3]普利斯曼,比利斯,莫瑞.开关电源设计[M].3版.王志强,肖文勋,虞龙,等译.北京:电子工业出版社,2010:1-99.

led开关电源 篇8

关键词：CM6807/CM6900；PFC/LLC控制器；同步整流；大功率LED电源

美国“能源之星”等规范要求在任何功率电平上的离线式(off-line)LED照明电源具有高功率因数和高能效。对于普通照明用低功率LED驱动电源，采用基于专用控制器IC的单级功率因数校正(PFC)反激式电路拓扑是最基本的解决方案。这种拓扑结构的特点是只使用一个功率开关，无需使用高压电解电容器。对于100～200W的LED照明电源，人们通常采用PFC+反激式两段式电路架构。这种拓扑结构的特点是PFC升压变换器被置于反激式转换器的前端，PFC与反激式转换器各使用一个功率开关。而对于200W以上的大功率LED照明电源供应器，上述两种拓扑结构并不适用。行之有效的解决方案是选择PFC与其电感—电感—电容(LLC)相结合的电路架构。为了实现高效率，主变压器二次侧可以采用同步整流方案。在这里介绍一种采用这种方案的350W LED照明电源设计实例，以供读者参考。

1 系统技术规格与基本架构

1.1 350W LED驱动电源技术规格

(1)输入规格

AC输入电压：85～264 Vac；

AC最大输入电流：5A；

线路功率因数PF：>0.95(230Vac，满载)；

AC电源频率：47～63Hz；

效率：>92%(230Vac，满载)；

工作温度：50℃；

工作环境：密闭；

散热方式：无风扇自然冷却。

(2)输出规格

输出电压Uo：36~40V；

输出电源Io：5～10A；

电压纹波：≤0.3V；

电流纹波：<0.1A；

控制模式：恒定电压/恒定电流。

1.2 系统组成方框图

350W LED照明电源主要由EMI滤波器、基于连续导电模式(CCM)功率因数控制器CM6807的PFC升压变换器、基于CM6900的LLC谐振半桥变换器及同步整流器等部分组成，图1为其基本架构方框图。

2 实际电路

基于CM6807和CM6900的350W LED照明电源电路如图2所示。我们对系统中各个单元电路作简要介绍。

2.1 PFC升压变换器与辅助电源

350W LED照明电源的PFC升压变换器与辅助电源电路如图2(a)所示。

(1)输入级电路

输入级电路由EMI滤波器和桥式整流器组成。在图2(a)中，电容C3、C4、C5和C11~C14及电感元件T1、T2等，构成输入EMI滤波器；BR1为桥式整流器；FU1为保险丝；RT1为NTC热敏电阻。EMI滤波器被用作限制和衰减共模与差模噪声，RT1用作限制系统启动时因对大电容C7充电引起的浪涌电流。

(2)有源PFC升压变换器

功率因数控制器U1(CM6807)、功率开关VT2、升压电感器L1、升压二极管VD3、输入电容C9/C10、输出电容C7、电流传感电阻R4等，组成DC/DC有源PFC升压变换器。PFC级电路工作在连续模式。输入电流经R5、R8和R13通过U1引脚②检测。输出DC总线电压(395V)经分压器R7、R10、R12和R13采样，馈送至U1引脚FB。U1的引脚④为电压误差放大器输出，C17、C18和C21为补偿网络。通过PFC级的电流被R4感测，并经R11和C20由U1引脚③来检测。U1引脚⑨上的驱动输出推动VT1/VT3和VT2。PFC升压变换器的作用是在桥式整流器BR1的输入端产生一个与AC输入电压趋于同相位的正弦电流，能够满足IEC61000-3-2标准规定的谐波电流限制要求，系统功率因数远高于0.95，并且在85~264V的AC输入电压范围内能够输出一个395V的稳定DC电压。

(3)启动电路与偏置电源

R5、R8、R6、R9、VT4、VD4和C16等，组成U1引脚⑧上的启动电路，U1一旦启动，PFC进入操作状态，U1引脚⑧则由L1引脚③与④之间的辅助绕组、C1和C2、VD1和VD2、R15、VZ1、VT5及C16等组成的偏置电源供电。

2.2 LLC半桥谐振功率级

LLC半桥谐振功率级电路如图2(b)所示。该功率级主电路由图2(c)所示的控制电路来控制。在图2(b)中，功率开关VT6、VT8、电容C23、电感L3以及变压器T3引脚③与引脚⑥之间的初级电感组成半桥LLC串联谐振电路。T3二次侧上的VT7和VT9组成同步整流器电路，可使LLC谐振半桥变换器的工作效率达96%以上，比传统LLC谐振半桥功率级的效率提高4%～5%。

C25/C26、L4和C27/C28构成LC滤波电路，可以保证DC输出电压纹波小于300mV。R23为输出电流感测电阻。电源的DC输出可以驱动350W的LED模块或阵列。

2.3 基于CM6900的恒压/恒流(CV/CC)控制电路

采用CM6900作半桥谐振控制器的CV/CC控制电路见图2(c)。

(1)偏置电源

图2(a)中L1引脚⑤与⑥之间的辅助绕组，与图2(c)中的C29/C30、VD7/VD8、VZ2、VT14、R27和C31等，组成输出12V的稳压电源，为U2(CM6900)和运放U3(LM358)等提供偏置。

(2)控制与驱动电路

在图2(c)中，U2引脚⑨外部的R32和C38设定振荡器频率。LED驱动电源的输出电压(+40V)经电阻分压器R26、R27和PR1取样，反馈到U2的引脚②，以执行输出电压调节。流经输出电流感测电阻R23[见图2(b)]的电流经U3B放大150倍，并经R42和R48分压后，由U3A作缓冲器加入到输出电压的反馈回路，使输出电流被控制在恒定值。VT19的门极与地之间连接一个开关S。当S关断时，VT19导通，U3B的输出被R42和R48、R46分压至2.5V，使LED驱动电源输出10A的最大恒流。当S接通时，VT19截止，U3B输出被R42和R48分压至1.25V，LED驱动电源输出电流则为5A。

U2引脚 和 上的输出，通过晶体管VT10/VT11和VT12/VT13来驱动变压器T4。T4的二次绕组输出驱动图2(b)半桥中的VT6/VT8。U2的引脚 和 上的输出，通过VT14/VT15和VT16/VT18来驱动图2(b)中的同步整流器VT7和VT9。

3 结束语

采用CCM功率因数控制器CM6807和谐振半桥控制器CM6900的350W LED电源供应器，同时采用同步整流方案，可以提供CV/CC控制，实现高于0.95的功率因数和高于90%的效率。该设计方案适用于100～1000W的电源供应器，可应用于LED照明、LED路灯、大型LED看板以及体育场馆LED照明等。

参考文献

[1] 毛兴武，等.功率因数校正原理、IC及其应用设计[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2] 毛兴武，等.新一代绿色光源LED及其应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[3] 毛兴武，等.LED照明驱动电源与灯具设计[M].北京：人民邮电出版社，2011.

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LED前景 篇9

发展迅速，但企业规模偏小，产业链不完整

作为目前全球最受瞩目的新一代光源，LED因其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。我国的LED产业起步于20世纪70年代，经过近40年的发展，现已形成上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄7个国家半导体照明工程产业化基地，产品广泛应用于景观照明和普通照明领域，我国已成为世界第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国。

然而，LED产业研究机构--集邦LED中国在线（LEDinside）的一份统计数据显示，截至2009年底，我国共有LED企业3000余家，其中，年产值上亿的只有140家。然而，在这140家企业中，没有一家企业的产品年销售额超过10亿元，超过5亿元的也只有少数几家，大部分在1亿元至2亿元之间。可见，虽然我国LED企业数量较多，但规模普遍偏小。

记者在国内随机选择了一家LED企业进行采访。广东东莞勤上光电股份有限公司（下称勤上光电）创建于1993年，是国内较早从事LED产品生产的企业，并与清华大学共同组建了LED照明技术研究院，国内许多项目如国家大剧院照明、北京绿色奥运道路照明、上海F1赛车场照明、清华大学奥运场馆照明等都出自该企业。然而，就是这样一家国内LED产业发展的“探路者”，在遭遇日本、美国、德国的专利“围堵”时，也不得不绕道以避之。

“勤上光电的研发主要集中在下游的应用领域，在上、中游的研发投入相对较少。这主要是因为，国外大公司和我国台湾的一些企业已经垄断了大部分LED核心技术，国内企业只能把目光转向技术含量较低的下游应用市场。”勤上光电知识产权专员万伟在中国知识产权报记者采访时，对国内LED企业的现状直言不讳。

据记者了解，目前全球已初步形成以亚洲、北美、欧洲三大区域为中心的产业格局，以日本的日亚化工、丰田合成，美国的克里、通用电器和德国的欧司朗为专利核心的技术竞争格局。美、日企业在外延片、芯片技术、设备方面具有垄断优势，欧洲企业在应用技术领域优势突出，而我国的LED还处于较低端的水平，80%左右的产品集中在景观照明、交通信号灯等应用市场，在汽车照明、大屏幕等高端产品方面涉及的比较少。

症结

缺乏核心专利，产学研合作松散

“来自日、美、欧的五大国际厂商代表了当今LED的最高水平，对产业发展具有重大影响。这种影响不仅体现在产品和收入上，更重要的是对技术的垄断，50%以上的核心专利都掌握在这五大厂商手中。”一位业内分析师向本报记者介绍。

随着国内LED市场的蓬勃发展，越来越多的国外企业把目光转向中国，尤其近几年，我国受理的LED领域的专利申请数量逐年显著增加。记者在国家知识产权局发展研究中心提供的一份《半导体照明专利风险分析研究报告》中看到，截至2008年底，全球已有22个国家和地区在我国申请了专利，技术优势明显的国家在我国的专利申请比例较高，排名前五位的国家分别是日本、韩国、美国、德国和荷兰。其中，日本以1306件专利申请的数量遥遥领先，占申请总量的24%，其余四国分别占申请总量的7%、5%、4%、和3%。

在有效专利方面，国内专利申请与国外来华专利申请的比例约为4比5。但在这些国内专利申请中，台湾地区占据了大量的份额，其有效发明专利占到了53%。换句话说，如果除去台湾地区，大陆与国外在专利数量、专利含金量方面的差距将会更大。

此外，从产业链的分布来看，国外公司主要在芯片、封装领域的专利布局较多，有一半的LED核心发明在我国提出了专利申请，日亚化工、欧司朗、拉米尔德、克里、通用电气等公司掌握了绝大多数的核心专利技术。其中，日亚化工的核心专利最多，涉及除封装外的所有产业链。

与上述外国公司相比，我国LED专利申请明显处于劣势。据高工LED产业研究所调查，截至2008年底，中国的LED相关专利申请共2.6071万件，其中处于产业中游和下游的封装与应用方面的专利接近50％。尽管我国在电极、微结构、反射层、衬底剥离/健合等方面具有一定优势，但大多属于外围专利，发明专利只占60％，且通过《专利合作条约》（PCT）途径提交的国际专利申请和向国外申请的专利不多。

据了解，我国LED行业除了核心技术竞争力不强之外，产学研结合比较松散也是制约其发展的主要因素。我国的LED专利有很大一部分集中在科研院所，例如，在外延领域，专利拥有量排前三名的分别是中科院半导体所、中科院物理所和北京工业大学；在芯片领域，排前三位的分别是中科院半导体所、北京工业大学和北京大学。与科研院校相比，国内企业申请的实用新型专利较多。

缺乏核心专利、产学研合作松散，已成为悬在中国企业头上的一把达摩克利斯之剑，随之而来的是企业随时面临的专利侵权风险。

“2008年2月，一名美国老妇以专利侵权为由，向美国国际贸易委员会提出申请，要求对日立、三星、东芝等34家企业进行337调查，其中包括广州鸿利光电子有限公司、深圳洲磊电子有限公司等6家中国企业。这一案件为我国LED产业敲响了警钟。”一位业内专家向记者介绍，随着LED市场的进一步扩大，中国企业面临的专利风险将越来越高。

对策

加强自主研发，重视专利的重要作用

北京奥运会、上海世博会等重大赛事活动对LED照明的集中展示让人们对其有了全新的认识，有力推动了中国LED产业的发展。但对国内企业而言，加强自主研发、壮大规模、提高产品质量与技术水平是现阶段的首要任务。

TCL集团股份有限公司知识产权中心专利开发和授权许可部部长王华钧向记者表示：“面对国外公司的‘虎视眈眈’，国内企业更应苦练‘内功’，加大自主创新力度，重点研发能够被市场广泛接受和认可的新技术，并以此为基础，与国外公司展开许可、合作。”

另外，“可以在消化、吸收国外先进技术的基础上，加强模仿创新，通过对竞争对手的核心专利进行改进，提高其技术效果，申请改进型专利，这是规避专利侵权风险的一条有效途径。”国家知识产权局发展研究中心主任毛金生指出。

对此，北京市立方律师事务所律师谢冠斌也表达了相同的看法。他认为，企业要学会合法利用先进技术，跟踪即将到期的专利，签订专利实施许可合同、反垄断许可、交叉许可、授权生产，还可以到专利未覆盖的国家开拓市场。

对于国内企业面临越来越多的知识产权纠纷，尤其是涉外专利诉讼，王华钧建议：“企业在接到跨国公司的专利侵权诉讼时，选择积极应诉才是上策，要学会巧妙运用各国不同的专利制度和法律诉讼程序。”他进一步解释说，以美国为例，利用美国民事诉讼中的证据交换程序，国内企业可以要求原告提供与涉案专利有关的所有技术资料，包括技术秘密。

此外，加强企业与研究机构的产学研合作也是促进我国LED产业快速发展的有效途径。毛金生表示，国内有些研究机构具有一定的研发能力，而有些企业则具有较强的加工制造能力，企业之间、企业与科研机构之间要强化合作意识，促进科研机构的创新成果向企业转移，努力培育一批具有自主知识产权的创新型“龙头”企业。

记者在采访过程中了解到，尽管我国LED产业发展中存在一些问题，但不可否认的是，这一情况目前已有逐渐好转的趋势，而且，我国在衬底、外延、封装以及芯片的部分领域内的优势是不容忽视的，一些科研院所拥有的专利技术世界领先，已经具备了与跨国公司抗衡的能力和实力。

国务院发展研究中心国际技术经济研究所产业安全研究中心主任滕飞向记者表示，我国LED企业的观念在逐渐转变，越来越多的中小企业开始了战略性部署，逐渐重视在知识产权方面的前期积累，学习运用科学技术武装自己，运用专利开拓国内外市场，把一个个“陷阱”变成了良好的市场前景，“有了好的试验田和突破方向，企业应该多总结经验教训，这样才能飞得更高、更远。”

背景链接

什么叫LED？

LED（LightEmittingDiode），中文含义是发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，可以直接把电转化为光，具有体积小、耗电量低、使用寿命长、亮度高、热量低、环保、耐用等特点。主要应用于各种室内、户外显示屏，汽车内部的仪表板、刹车灯、尾灯，电子手表，手机等。

LED产业链包括哪几部分？

LED产业链主要包括4个部分：LED外延片、LED芯片制造、LED器件封装和产品应用，此外，还包括相关配套产业。

一般来说，外延属于LED产业链的上游，芯片属于中游，封装和应用属于下游。上游属于资本、技术密集型的领域，而中游和下游的进入门槛则相对较低。

什么叫LED外延片？

LED外延片生长的基本原理是：在一块加热至适当温度的衬底基片主要有蓝宝石和、SiC、Si上，气态物质InGaAlP有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。

LED外延片衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。不同的衬底材料，需要不同的LED外延片生长技术、芯片加工技术和器件封装技术，衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。

当前，能用于商品化的衬底只有两种，即蓝宝石和碳化硅，其他诸如GaN、Si、ZnO衬底，还处于研发阶段，离产业化仍有一段距离。

什么是LED芯片？

LED芯片也称为LED发光芯片，是一种固态的半导体器件，其主要功能是：把电能转化为光能，芯片的主要材料为单晶硅。

半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。

什么叫LED封装？

LED封装是指发光芯片的封装，与集成电路封装有较大不同，不仅要求能够保护灯芯，而且还要能够透光。所以，LED封装对封装材料有特殊要求。

LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。

LED封装包括引脚式封装、表面贴装封装、功率型封装等多种形式。

LED应用产品包括哪些？

信息显示。电子仪器、设备、家用电器等的信息显示、数码显示和各种显示器以及LED显示屏信息显示、广告、记分牌等。

交通信号灯。城市交通、高速公路、铁路、机场、航海和江河航运用的信号灯等。

汽车用灯。汽车内外灯、转向灯、刹车灯、雾灯、前照灯、车内仪表显示及照明等。